| 研究概要 |
本研究の目的は,マイクロ・ナノ電極と材料技術を巧妙に組み合わせて電極触媒アーキテクチャーを創製し,電極反応の選択性を格段に深化させることにある。学術的には,経験的である電極触媒の設計指針を明確化する点に特色を持つ。また,本研究を通して開発予定の反応選択性を示す電極を用いる直接メタノール燃料電池は,燃料電池本体の重量低減を可能とする新技術として応用が待たれる。また,電極触媒が関わる膜電極接合体(MEA)ならびに燃料電池セルに関係する研究も推し進める。本年度の主要な成果は以下の通りである。まず,平滑なグラッシーカーボン(GC)基体に,マスクファブリケーション法を用いてPtめっきを行った。この手法は,GC上に絶縁性高分子薄膜を設け,走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーでスクラッチするもので,スクラッチサイズと個数を変えてGC露出面積を変化させた基体とそれへのPtめっき電極を得た。これを酸素還元極に使用して,副生する過酸化水素の量を走査型電気化学顕微鏡(SECM)を用いて,Pt有効面積と過酸化水素生成量の関係から評価した。次に,多孔質マイクロ電極に各種Pt担持カーボン(Pt/C)粉体触媒を充填して,メタノール酸化と酸素還元の反応選択性について調べた。
その結果,白金表面の面指数の優位性が反応選択性への寄与率が高いと考えられた。さらに,Pt-Ru-C三元スパッタ電極を作製し,メタノール選択酸化反応に対する最適組成を検討した。結果として,カーボン数%を含むPt-Ru合金が期待する性能を発現することが見出された。この組成のPt-Ru-CをMEAのアノードに用いて直接メタノール燃料電池を作製し,単セル内でのメタノール酸化選択性についても,その性能が維持されることを確認した。以上,本研究の遂行により,電極触媒の構成に関する研究と燃料電池応用を前提とした反応選択性の研究が進展している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
白金のめっき部位への析出と,その酸素還元電極触媒性能を評価した。また,各種粉体電極触媒の反応選択性の評価を通して,反応選択性の支配因子について検討を加えた。さらに,メタノール酸化選択性を示すPt-Ru-Cの最適組成を特定できた。このように当初の計画どおりに研究を遂行している。
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